回收余热生产过热蒸汽的系统及方法与流程

本发明涉及冶炼余热回收，特别地，有关于一种回收余热生产过热蒸汽的系统及方法。

背景技术：

1、钢铁行业作为能源大户，节能减排逐渐成为钢铁发展的重要任务之一；在此背景下，将钢铁产品生产过程中所释放的大量高温烟气中的热能最大化的回收成为节能减排的关键。在转炉炼钢过程中，氧枪喷出的氧气会与铁水中的碳等其他元素反应生成大量以一氧化碳为主的混合高温烟气；转炉出口的烟气的温度可高达1600℃，这部分烟气蕴含大量的显热。

2、传统的转炉炼钢转炉烟气余热回收技术，以水为热量回收介质，从烟道各段循环吸收热量给烟气降温，同时水因吸热生成中压蒸汽，汇聚到汽包中并传送至在蓄热器中，后转换成低压蒸汽供给至厂区管网，其中产出的低压蒸汽为200℃左右的低品质饱和蒸汽，但湿度大、易冷凝，烟道出口的烟气的温度仅能降低至800℃～900℃。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种回收余热生产过热蒸汽的系统及方法，以解决目前通过水从烟道各段循环吸收热量给烟气降温的同时使水吸热生成蒸汽，而产生的余热回收效率低且蒸汽品质差的技术问题。

2、本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

3、本发明提供一种回收余热生产过热蒸汽的系统，包括：烟道结构，包括沿烟气的输送方向连通的汽化冷却烟道和高温介质换热烟道；蒸汽发生机构，与所述汽化冷却烟道连通并形成有至少一第一换热回路；过热蒸汽发生机构，包括换热结构，所述换热结构与所述高温介质换热烟道连通并形成有至少一第二换热回路，所述换热结构还与所述蒸汽发生机构的蒸汽输出端相连通；其中，水能通过所述第一换热回路与所述汽化冷却烟道内的烟气换热产生蒸汽，低温熔融盐能通过所述第二换热回路与所述高温介质换热烟道内的烟气换热产生高温熔融盐，所述蒸汽能通过所述换热结构与所述第二换热回路内的所述高温熔融盐换热产生过热蒸汽，且所述高温熔融盐降温形成所述低温熔融盐。

4、本发明的实施方式中，所述过热蒸汽发生机构与所述高温介质换热烟道连通还形成有低温熔融盐循环回路，所述第二换热回路内换热降温后的所述低温熔融盐能进入所述低温熔融盐循环回路进行循环。

5、本发明的实施方式中，所述换热结构具有高温熔融盐输入端、低温熔融盐输出端、蒸汽输入端以及过热蒸汽输出端，所述换热结构的高温熔融盐输入端与所述高温介质换热烟道的熔融盐输出端相连通，所述换热结构的低温熔融盐输出端与所述高温介质换热烟道的熔融盐输入端相连通，所述蒸汽输入端与所述蒸汽发生机构的蒸汽输出端相连通。

6、本发明的实施方式中，所述过热蒸汽发生机构还包括至少一熔融盐罐，至少一所述熔融盐罐与所述高温介质换热烟道的熔融盐输出端及其熔融盐输入端相连通，至少一所述熔融盐罐还与所述换热结构的高温熔融盐输入端及其低温熔融盐输出端相连通。

7、本发明的实施方式中，所述熔融盐罐的数量为多个，多个所述熔融盐罐低温熔融盐罐和高温熔融盐罐，所述换热结构的高温熔融盐输入端通过所述高温熔融盐罐与所述高温介质换热烟道相连通，所述换热结构的低温熔融盐输出端通过所述低温熔融盐罐与所述高温介质换热烟道相连通。

8、本发明的实施方式中，所述高温熔融盐罐与所述高温介质换热烟道的熔融盐输出端之间设有切换阀，所述切换阀具有一输入端以及第一输出端和第二输出端，所述切换阀的输入端连通所述高温介质换热烟道的熔融盐输出端，所述切换阀的第一输出端连通所述高温熔融盐罐，所述切换阀的第二输出端连通所述低温熔融盐罐。

9、本发明的实施方式中，所述熔融盐罐与所述换热结构之间设有高温熔融盐泵，所述熔融盐罐与所述高温介质换热烟道的熔融盐输入端之间设有低温熔融盐泵。

10、本发明的实施方式中，所述高温介质换热烟道包括烟道主体、下联箱、上联箱以及多个换热管，所述烟道主体与所述汽化冷却烟道相连通，所述换热管呈盘旋状布设于所述烟道主体内，所述换热管的输入端靠近所述烟道主体的输出端设置并通过所述下联箱与所述过热蒸汽发生机构的熔融盐输出端相连通，所述换热管的输出端靠近所述烟道主体的输入端设置并通过所述上联箱与所述过热蒸汽发生机构的熔融盐输入端相连通。

11、本发明的实施方式中，多个所述换热管的输入端通过穿设于所述烟道主体上的多个输入分支管与所述下联箱相连通；多个所述换热管的输出端通过穿设于所述烟道主体上的多个输出分支管与所述上联箱相连通。

12、本发明的实施方式中，所述高温介质换热烟道还包括冷却底座，所述冷却底座设于所述烟道主体上并靠近所述烟道主体的输出端设置，所述冷却底座内设有用于水流通冷却的空腔。

13、本发明的实施方式中，所述蒸汽发生机构包括除氧器、汽包以及蓄热器，所述汽包的多个输出端和多个输入端与所述汽化冷却烟道的多个位置相连通而形成多个所述第一换热回路，所述汽包和/或所述蓄热器与所述换热结构相连通；所述除氧器的一输出端和一输入端与所述汽化冷却烟道连通并形成有第三换热回路，所述除氧器的另一输出端与所述汽包相连通。

14、本发明提供一种回收余热生产过热蒸汽的方法，包括以下步骤：蓄热：烟气依次输送至汽化冷却烟道和高温介质换热烟道，水通过第一换热回路与所述汽化冷却烟道内的烟气换热产生蒸汽，同时低温熔融盐通过第二换热回路通过与所述高温介质换热烟道内的烟气换热产生高温熔融盐；放热：所述蒸汽输送至换热结构并与所述第二换热回路内的所述高温熔融盐换热产生过热蒸汽，且所述高温熔融盐降温形成所述低温熔融盐。

15、本发明的实施方式中，所述蓄热步骤在冶炼期进行，所述放热步骤在非冶炼期进行，所述方法还包括以下步骤：在所述冶炼期，所述高温熔融盐输送至高温熔融盐罐；在所述非冶炼期，所述高温介质换热烟道与低温熔融盐罐连通形成有低温熔融盐循环回路，所述低温熔融盐输送至所述低温熔融盐循环回路进行循环。

16、本发明的实施方式中，所述蓄热步骤在未接收到蒸汽用户的过热蒸汽需求时进行，所述放热步骤在接收到所述蒸汽用户的过热蒸汽需求时进行，所述方法还包括以下步骤：所述蓄热步骤中，低温熔融盐自熔融盐罐输送至所述高温介质换热烟道内，与烟气换热产生的高温熔融盐返回至所述熔融盐罐；所述放热步骤中，高温熔融盐自所述熔融盐罐输送至换热结构中，降温形成的低温熔融盐返回至所述熔融盐罐。

17、本发明的特点及优点是：

18、本发明的回收余热生产过热蒸汽的系统，烟气先进入汽化冷却烟道通过第一换热回路与水进行换热，使得水吸热生成蒸汽，降温后的烟气再进入高温介质换热烟道通过第二换热回路与低温熔融盐进行换热，使得低温熔融盐吸热生成高温熔融盐，从而利用第二换热回路上的换热结构将蒸汽与高温熔融盐进行换热，使高温熔融盐降温为能在下一周期与烟气进行换热的低温熔融盐，蒸汽则进一步吸热而生成高品质的过热蒸汽，从而提高了烟气的余热回收率。

19、本发明的回收余热生产过热蒸汽的方法，在冶炼期，产生的大量高温的烟气先与水进行换热后，再与低温熔融盐换热，使得水吸热生成蒸汽而低温熔融盐吸热生成高温熔融盐，然后在非冶炼期，利用高温熔融盐与蒸汽进行换热，使蒸汽进一步吸热而生成高品质的过热蒸汽，而高温熔融盐也能降温成下一冶炼期与烟气进行换热的低温熔融盐。

20、本发明的回收余热生产过热蒸汽的方法，在未接收到蒸汽用户的过热蒸汽需求时，通过低温熔融盐吸收烟气的热量产生高温熔融盐，实现蓄热，进而在接收到蒸汽用户的过热蒸汽需求时，利用高温熔融盐蓄积的热量将蒸汽加热成高品质的过热蒸汽，从而能够更适应蒸汽用户的需求。